Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов. За счет введения эффекта ангармоничности модель позволяет предсказывать свойства молекул, например, люминисцентность, еще до их синтеза, не проводя эксперименты. Статья о новой модели опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics

Знание фотофизических и фотохимических свойств молекул необходимо во многих областях физики, химии, биологии. В частности, это используется при разработке OLED-структур для стабильных и ярких дисплеев гаджетов; фотосенсибилизаторов в задачах фотодинамической терапии, где необходимо создать схему для эффективной генерации окислителей-убийц раковых клеток. Расчет времени жизни молекул в возбужденном электронном состоянии необходим в астрофизике и астрохимии, при прогнозировании эффективности и коэффициента полезного действия лазеров на красителях, эффективности переноса заряда и его разделения с целью повышения КПД солнечных батарей и так далее. 

Добиться создания универсальной модели, применимой к молекулам любой природы, физикам удалось за счет введения эффекта ангармоничности. В двухатомных и трехатомных молекулах этот эффект вводился и раньше, но в задачах фотофизики и фотохимии рассматриваются большие молекулы с десятками атомов – и здесь корректной математической модели ранее не существовало. 

– Мы можем изучать молекулы, которые излучают в инфракрасном, видимом и даже ультрафиолетовом диапазонах, на основе только теоретических вычислений, без привлечения экспериментальной подгоночной информации. А это дает возможность предсказывать свойства молекул еще до их синтеза, что значительно экономичнее, чем синтезировать вслепую, – объясняет Рашид Валиев. 

Эффект ангармоничности возникает, когда колебания атомов в молекуле сильные, а энергии – большие. В таком случае колебания атомов уже не будут корректно описываться в гармоническом приближении и необходимо вводить отклонение от него. Включение эффекта ангармоничности особенно важно при вычислении характеристик молекул, которые излучают свет в синем и ультрафиолетовом диапазонах, из-за чего их колебания происходят с большой энергией. 

В коллектив ученых, создавших алгоритм, также вошли Виктор Черепанов (ТГУ), Глеб Барышников (ТГУ и Королевский технологический университет, Швеция) и Даге Сундхольм (Университет Хельсинки, Финляндия). 

Работы по созданию модели выполнялись в рамках проекта РНФ «Новые электролюминесцентные материалы для создания высокоэффективных органических светодиодов (OLEDs)». 

Источники

Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
ТАСС, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Seldon.News (news.myseldon.com), 15/09/2020
Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Томский государственный университет (tsu.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Томский обзор (obzor.city), 15/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Поиск (poisknews.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
News-Life (news-life.pro), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
РИА Томск (riatomsk.ru), 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Беларусь Сегодня (sb.by), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Зеленоград info (зеленоград-инфо.рф), 15/09/2020
Томские и зарубежные ученые впервые создали модель предсказания свойств молекул
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Newspacetechnologies.ru, 17/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Открытая наука (openscience.news), 19/09/2020
Интерес к молекуле
Честное слово (chslovo.com), 22/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 23/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Научная Россия (scientificrussia.ru), 22/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 22/09/2020
Физики создали модель для предсказания свойств любых молекул
Физический факультет ТГУ (ff.tsu.ru), 22/09/2020
Ученые впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Faktom.ru, 17/09/2020
Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Nanonewsnet.ru, 25/09/2020

Похожие новости

  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    424
  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    1112
  • 08/07/2020

    Томские ученые нашли способ увеличить дальность действия и стабильность оптического пинцета

    ​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Института оптики атмосферы СО РАН нашли способ увеличить дальность действия оптических ловушек, или оптического пинцета. Подобные устройства используются для передвижения отдельных микрочастиц в биологии и химии.
    2323
  • 11/05/2017

    Ученые ТПУ создают «зеленые» технологии

    ​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из-за рубежа работают над созданием технологий в области "зеленой" химии, которые позволят заменить вредные для окружающей среды токсичные металлы на йод, рассказал журналистам завкафедрой технологии органических веществ и полимерных материалов вуза Мехман Юсубов.
    1621
  • 09/09/2020

    Математик ТГУ Надежда Бондарева стала лауреатом конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL – UNESCO

    Сотрудник механико-математического факультета ТГУ Надежда Бондарева стала стипендиатом российского конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL – UNESCO.  Эта награда вручается женщинам-ученым, работающим в сфере физики, химии, медицины и биологии, в 2020 году стипендиатами стали 10 молодых кандидатов и докторов наук со всей России.
    210
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    887
  • 03/04/2019

    Российский научный фонд поддержал шесть научных коллективов ТПУ

    Российский научный фонд (РНФ) подвел итоги нескольких грантовых конкурсов. В итоге поддержку фонда получили шесть научных коллективов Томского политехнического университета. Еще по одному проекту политехников, посвященному изучению роли йода в работе «гормона интеллекта» — тироксина, фонд продлил поддержку.
    955
  • 07/11/2017

    ТПУ и Токийский столичный университет будут развивать перспективные направления сотрудничества

    ​Перспективные направления сотрудничества Томского политехнического университета и Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) обсудили в пятницу представители двух вузов. С рабочим визитом Томский политех посетили вице-президент по международным связям токийского вуза Такая Охаши и координатор международного сотрудничества Сатоми Сузуки.
    1316
  • 14/08/2020

    Студент Миланского политеха работал в ТПУ над созданием покрытия из хрома для оболочки ТВЭЛов

    ​Магистрант Миланского политехнического университета Кристиано Полтрониери в течение семестра проводил исследования в Томском политехническом университете в рамках программы академической мобильности. Его проект посвящен решению масштабной задачи — повысить стойкость к окислению циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) водо-водяных ядерных реакторов в случае аварийной ситуации.
    400
  • 03/10/2016

    Томский государственный университет: научные исследования - широким фронтом

    ​Томский государственный университет ведет научные исследования широким фронтом. Сегодня "Поиск" расскажет о последней находке палеонтологов, о достижениях химиков, помогающих фармацевтам, а также о проекте физиков, математиков и биологов, объединившихся в интересах медицины.
    2834